1 вопрос
____________________________
Компьютерные системы
Компьютерные системы – комплекс компьютерного, активного сетевого оборудования, системного и офисного программного обеспечения, необходимого для успешного функционирования комплексной автоматизированной системы предприятия.
В технологическом плане подразделяются на несколько групп:
активное сетевое оборудование,
серверное оборудование,
персональные устройства,
периферийное оборудование и комплектующие,
оргтехника,
системное и офисное программное обеспечение,
программно-аппаратные комплексы защиты информации.
Активное сетевое оборудование – это электронные и электронно-оптические устройства, осуществляющие обработку, коммутацию, формирование и преобразование электрических и оптических сигналов, их передачу и получение. Активное сетевое оборудование обеспечивает функционирование вычислительных сетей различного уровня (как локальных, так и глобальных). Включает в себя коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, сетевые адаптеры, кабельные модемы и др.
Серверное оборудование – оборудование, осуществляющее предоставление удаленного доступа к своим службам или ресурсам с целью обмена информацией. Включает в себя стоечные серверы, напольные серверы, модульные серверы, системы хранения данных и др.
Персональные устройства – оборудование, предназначенное для оперативного ввода и вывода информации, используемое при взаимодействии пользователя с вычислительной машиной или сетью. Примеры персональных устройств: рабочие станции, ноутбуки, КПК, «тонкие» клиенты.
Периферийное оборудование – устройства для ввода и вывода информации пользователем: мониторы, принтеры, плоттеры, сканеры, оргтехника.
Системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и вычислительных сетей. Системное программное обеспечение ориентировано на создание операционной среды функционирования других программ, налаживание надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети, диагностику и профилактику аппаратуры компьютера и вычислительных сетей. Системное ПО обеспечивает выполнение вспомогательных технологических процессов: копирование, архивация, восстановление файлов и работу вспомогательных программ, осуществляющих защиту, архивацию и восстановление данных.
Офисное (прикладное) программное обеспечение – позволяет автоматизировать большинство процессов офиса, от составления простейших баз данных до редактирования и оформления текстовой документации. Пакет программ Microsoft Office является незаменимым и универсальным инструментом работы современной организации.
Программно–аппаратные комплексы защиты информации – совокупность методов и средств, обеспечивающих целостность, конфиденциальность, достоверность и доступность информации в условиях воздействия на нее угроз естественного или искусственного характера.
Для того чтобы понять, как компьютеры преобразуют данные в информацию, вам необходимо узнать о различных компонентах компьютерных систем и о том, как работают компьютеры. Независимо от своего размера, компьютеры представляют и обрабатывают данные, используя одни и те же базовые принципы.
Конфигурация системы
Современная компьютерная система содержит центральный процессор, первичное и вторичное устройства хранения данных (память), устройства ввода и вывода, а также коммуникационные устройства (см. Рис. 1.1).
Рис. 1.1 Компоненты аппаратного обеспечения компьютера.
В современном компьютере можно выделить шесть основных компонентов. Центральный процессор обрабатывает данные и управляет другими устройствами компьютера; первичная память хранит выполняющиеся в данный момент программы и обрабатываемые данные; вторичная память хранит программы и данные для дальнейшего использования; устройства ввода преобразуют данные и инструкции в форму, удобную для обработки в компьютере; устройства вывода представляют информацию, обработанную компьютером, в виде, удобном для человеческого восприятия; коммуникационные устройства управляют приемом и передачей данных в локальных и глобальных сетях.
Центральный процессор преобразует поток данных в удобную для обработки форму, а также управляет другими компонентами компьютерной системы. Первичное хранилище данных временно хранит инструкции программы и данные во время обработки. Вторичное устройство хранения данных (магнитный или лазерный диск, магнитная лента) хранит данные и программы, которые не участвуют в обработке в данный момент. Устройства ввода, такие как клавиатура и мышь, преобразуют данные и команды в электронную форму, понятную компьютеру. Устройства вывода, такие как принтер и монитор, преобразуют электронные данные, представленные компьютером, и отображают их в той форме, в какой их могут понять люди. Коммуникационные устройства обеспечивают соединения между компьютерами и компьютерными сетями. Шина (bus) – это устройство для передачи данных и сигналов между различными частями компьютерной системы.
Биты и байты: как компьютер представляет данные
Для того чтобы направить информацию в компьютерную систему, необходимо, чтобы все символы, картинки, слова были переведены в форму, пригодную для компьютерной обработки – строку двоичных чисел. Каждое двоичное число принимает значения 0 и 1. В компьютере наличие электронного или магнитного сигнала означает единицу, а отсутствие такого сигнала представляется как ноль. Двоичное число, представляющее собой наименьшую единицу информации, и принимающее значения 0 и 1, называется битом (bit). Компьютеры обрабатывают двоичные числа либо отдельно, либо строками, которые образуют байты. Строка из восьми битов, которую компьютер хранит как отдельный символ или число, называется байтом (byte). Каждый байт может быть использован для представления десятичного числа, символа, буквы, или части картинки (см. Рис. 1.2).
Рис. 1.2 Биты и байты
Один бит может быть представлен одним из двух значений – 0 или 1. Строка из 8 битов составляет байт, которым можно представить один символ – букву или цифру. Имя Alice представлено пятью байтами.
На Рис. 1.3 показано, как десятичные числа представляются с помощью двоичных чисел. Каждый разряд в десятичном числе имеет некоторое значение. Каждое число в десятичной системе может быть представлено двоичным числом. Таблица показывает, как осуществляется преобразование из двоичной системы в десятичную. Используя двоичную систему счисления, компьютер может представлять все числа как группы нулей и единиц. Двоичная система не может использоваться в компьютере напрямую, потому что, помимо представления чисел, компьютеру необходимо оперировать буквами, а также многими другими символами, используемыми в обычном языке, такими как $ и &. Эта необходимость заставила производителей компьютеров разработать стандарт двоичных кодов.
Рис. 1.3 Представление десятичных чисел в компьютере.
Каждое десятичное число может быть представлено двоичным. Двоичная система может выражать десятичное число как степень числа 2
Существуют два стандарта кодировок: EBCDIC и ASCII. Первая была разработана IBM в 50-х годах. Она представляет каждое число, букву, или символ восемью битами. Вторая была разработана Американским Национальным Институтом Стандартов. ASCII была вначале 7-битной, но большинство компьютеров используют ее 8-битные версии. EBCDIC используется в больших универсальных компьютерах IBM и других производителей. ASCII используется для передачи данных в микрокомпьютерах и некоторых мэйнфреймах. На самом деле, обе кодировки содержат дополнительный девятый бит паритета, или бит проверки. Биты могут быть получены или переданы с ошибкой (т.е., могут содержать значение 1 вместо 0 или наоборот). Биты паритета используются для того, чтобы обнаруживать эти ошибки.
Как компьютер обрабатывает графику? Компьютер хранит картинку как массив точек. В этом массиве, или матрице, компьютер выделяет ячейки различного цвета и уровня освещенности, называемые пикселями (pixels). Компьютер хранит информацию о каждом пикселе. Компьютерный дисплей с высоким разрешением (1024х768 – стандартное разрешение большинства мониторов сегодня) отображает более чем 700000 пикселей.
Время и размеры в мире компьютеров
Скорость обработки
Современные устройства вторичной памяти (магнитные ленты, диски и проч.) обычно работают на уровне миллисекунд (milliseconds) – тысячных долей секунды. Например, обычный микрокомпьютер может найти ваш файл, сохраненный на магнитном диске, примерно за 10 миллисекунд. В случае использования в качестве устройства хранения магнитной ленты (более медленного устройства хранения данных, чем магнитный диск), эта операция займет несколько секунд. (Причины такого различия обсуждаются позже в этой главе.) Микрокомпьютер средней производительности может выполнять примерно 10 миллионов программных инструкций (далее – операций) в секунду или затрачивает 0.1 микросекунды (microsecond) на выполнение одной операции. Центральный процессор в современных мэйнфреймах может выполнять более 200 миллионов операций в секунду (200 MIPS – Million Operations Per Second). Это уже уровень наносекунд (nanoseconds) – миллиардных долей секунды.
Емкость памяти и хранилищ информации
Емкость хранилищ информации, как и скорость обработки – важный показатель системы. Информация хранится в компьютере в форме нулей и единиц (двоичных чисел, или битов), которые группируются, образовывая байты. Один байт может хранить информацию об одном символе, например букве А. Тысяча байтов (в действительности, 1024) называется килобайтом (kilobyte). Когда-то микрокомпьютеры оснащались лишь 640 килобайтами памяти. Сегодня персональные компьютеры обычно имеют первичное хранилище информации емкостью 64 мегабайта. Мегабайт (megabyte) – это примерно один миллион байт. Теоретически, это означает, что машина может хранить около 64 миллионов символов или чисел. Современные вторичные устройства хранения информации, такие как накопители на жестких дисках (hard disk drives) персональных компьютеров, или дисковые массивы больших компьютеров, хранят миллиарды байт информации. Современный персональный компьютер может содержать жесткий диск емкостью примерно 10 гигабайт, в мэйнфреймы устанавливают несколько дисковых накопителей, каждый емкостью около 70 гигабайт. Гигабайт (gigabyte) примерно равен одному миллиарду байт. Некоторые крупные организации, такие как Управление социального обеспечения или Налоговое управление, располагают системами хранения информации, емкость которых измеряется триллионами байт.
Проблемы координации в аппаратном обеспечении
Большие различия в емкости и скорости основных элементов компьютерных систем порождают проблемы координации. К примеру, в то время как процессор работает на уровне микросекунд, а в некоторых случаях и наносекунд, обычные принтеры работают на уровне от нескольких сотен до нескольких тысяч символов в секунду. Это означает, что центральный процессор может обрабатывать информацию намного быстрее, чем принтер может ее напечатать. Поэтому, между процессором и принтером помещаются дополнительные устройства, такие как память и устройства хранения информации, чтобы процессор не прекращал обработку информации, ожидая пока принтер завершит свою работу.
_________________
2 Вопрос
___________________
Классификация программного обеспечения
Программные продукты можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим признаком является сфера (область) использования программных продуктов.
Для поддержки информационной технологии в этих областях выделим соответственно три класса программных продуктов (рис. 3.1):
? системное программное обеспечение;
? пакеты прикладных программ;
? инструментарий технологии программирования.
Системное программное обеспечение (System Software) – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ, направленное:
- на создание операционной среды функционирования других программ;
- обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;
- проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;
- выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т. д.).
Рис. 3.1. Классификация программного обеспечения по сфере
Использования
Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты ориентированы в основном на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системных программистов, администраторов сети, прикладных программистов, операторов. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютеров, программ и данных.
Программные продукты данного класса носят общий характер применения независимо от специфики предметной области. К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.
Пакет прикладных программ (application program package) – это комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области; служит программным инструментарием решения функциональных задач и является самым многочисленным классом программных продуктов, выполняющих обработку информации различных предметных областей.
Установка программных продуктов на компьютер выполняется квалифицированными пользователями, а непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конечные пользователи – потребители информации, деятельность которых во многих случаях весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичными для отдельных предметных областей.
Инструментарий технологии программирования – совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов:
Транслятор – это комплекс программ, обеспечивающих перевод программы, написанной на символическом языке, в совокупность машинных команд. В зависимости от функционального назначения транслятор может быть компилятором, интерпретатором, ассемблером или языковым процессором.
Компилятор – это транслятор, выполняющий перевод программы, написанной на алгоритмическом языке, в совокупность машинных команд без ее выполнения на компьютере.
Интерпретатор – транслятор, производящий перевод каждой конструкции алгоритмического языка в машинные команды и одновременное выполнение этих конструкций в компьютере.
Ассемблер – транслятор, переводит программы, записанные на машинно-ориентированном языке ассемблера в машинные коды.
Языковый процессор – это транслятор, объединяющий в себе функции компиляции, интерпретации и ассемблирования.
К категории инструментальных средств относятся не только трансляторы с языков высокого уровня, но и загрузчики, отладчики, иные системные программы.
Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования, отладки и тестирования программ. Пользователями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.
3.1.2 Система программирования
Даже при наличии десятков тысяч программ IBM PC пользователям может потребоваться что-то такое, чего не делают (или делают, но не так) имеющиеся программы. В таких случаях следует использовать системы программирования, т. е. системы для разработки новых программ. Современные системы программирования для персональных компьютеров обычно представляют собой весьма мощные и удобные средства для разработки программ, в них входят:
- компьютер, осуществляющий электронное преобразование программ на языке программирования в программу в машинных кодах;
- библиотеки программ, содержащие заранее подготовленные подпрограммы, которыми могут пользоваться программисты;
- различные вспомогательные программы, например, отладчики, программы для получения перекрестных ссылок и др.
. Классификация программного обеспечения
Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая использование ЭВМ в интересах каждого ее пользователя.
Системное ПО – это совокупность программ для обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное. Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д).
Базовое ПО включает в себя:
операционные системы;
оболочки;
сетевые операционные системы.
Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты):
диагностики;
антивирусные;
обслуживания носителей;
архивирования;
обслуживания сети.
Прикладное ПО – это комплекс программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.
Прикладные программы называют приложениями. Они включает в себя:
текстовые процессоры;
табличные процессоры;
базы данных;
интегрированные пакеты;
системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);
экспертные системы;
обучающие программы;
программы математических расчетов, моделирования и анализа;
игры;
коммуникационные программы.
Особую группу составляют системы программирования (инструментальные системы), которые являются частью системного ПО, но носят прикладной характер. Системы программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов. Системы программирования обычно содержат:
трансляторы;
среду разработки программ;
библиотеки справочных программ (функций, процедур);
отладчики;
редакторы связей и др.
________________